EP3768351A1 - Entgasungsvorrichtung für blut und system zur behandlung von blut - Google Patents

Entgasungsvorrichtung für blut und system zur behandlung von blut

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Publication number
EP3768351A1
EP3768351A1 EP19712974.5A EP19712974A EP3768351A1 EP 3768351 A1 EP3768351 A1 EP 3768351A1 EP 19712974 A EP19712974 A EP 19712974A EP 3768351 A1 EP3768351 A1 EP 3768351A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blood
chamber
degassing device
vacuum
sub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19712974.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ahmed Ali Kashefi-Khorasani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Original Assignee
Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH filed Critical Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Publication of EP3768351A1 publication Critical patent/EP3768351A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/16—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis with membranes
    • A61M1/1698—Blood oxygenators with or without heat-exchangers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/14—Dialysis systems; Artificial kidneys; Blood oxygenators ; Reciprocating systems for treatment of body fluids, e.g. single needle systems for hemofiltration or pheresis
    • A61M1/32—Oxygenators without membranes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M1/00—Suction or pumping devices for medical purposes; Devices for carrying-off, for treatment of, or for carrying-over, body-liquids; Drainage systems
    • A61M1/36—Other treatment of blood in a by-pass of the natural circulatory system, e.g. temperature adaptation, irradiation ; Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3621—Extra-corporeal blood circuits
    • A61M1/3627—Degassing devices; Buffer reservoirs; Drip chambers; Blood filters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M2205/00—General characteristics of the apparatus
    • A61M2205/75—General characteristics of the apparatus with filters
    • A61M2205/7536—General characteristics of the apparatus with filters allowing gas passage, but preventing liquid passage, e.g. liquophobic, hydrophobic, water-repellent membranes

Definitions

  • the invention relates to a degassing device for the degassing of blood, in particular for the removal of dissolved gas or gas bubbles from blood.
  • the invention also relates to a system for the extracorporeal treatment of blood comprising a blood collection unit, in particular a blood collection cannula and a blood return unit, in particular blood return cannula, wherein at least one blood-carrying tube, at least one blood pump and an oxygenator is arranged between the units, in particular so that with the at least one Blood pump blood is pumpable through the oxygenator.
  • the invention likewise relates to a system and a method for the extracorporeal preparation of blood which has been taken from a human or animal body, in which gas present in the blood, preferably gas bubbles, is / are eliminated.
  • dissolved gas in the blood is removed from the blood.
  • Dissolved gas is e.g. such gas, which is connected to the
  • Hemoglobin is bound, e.g. Carbon dioxide or carbon monoxide.
  • Such dissolved gases are thus not present in the form of bubbles in the blood.
  • these two types of gas are undesirable in the blood because they limit the oxygenation of a living being.
  • oxygenators are used for the carbon dioxide elimination. These are essentially devices with a chamber in which a bundle of semipermeable hollow fibers is arranged, through which oxygen passes for oxygenation, while the blood flows around the hollow fibers. Due to the high oxygen partial pressure and thus low
  • Carbon dioxide partial pressure in the hollow fibers is displaced by the semipermeable hollow fibers through the carbon dioxide from the blood around the hollow fibers around by means of oxygen, thus thus generating a gas exchange.
  • Elimination of carbon monoxide from blood occurs e.g. in that an affected patient is subjected to a so-called hyperbaric oxygen therapy in a hyperbaric chamber or at least by the patient
  • withdrawn blood is treated with oxygen overpressure and then returned to the patient.
  • a disadvantage of such methods is that the gas exchange and thus the degassing of the unwanted gas from the blood takes place only via the effect of the increased partial pressure of oxygen, which thus requires that a
  • Oxygen supply must be provided to eliminate a certain amount of dissolved gas from the blood.
  • a further disadvantage is that the oxygen components not participating in the gas exchange are usually lost to the environment.
  • the diffusion processes are slow. Elimination of e.g. Carbon monoxide from blood, however, is time-critical and must be done as quickly as possible.
  • degassing also means that gases not dissolved in the blood, e.g. Bubble-shaped gases in the blood are removed from the blood.
  • gases e.g. Ambient air can become
  • Defoamer devices made essentially comprising a filter / sponge through which the blood flows through and thereby the
  • the object of the invention is thus to provide a degassing device for degassing blood, a system of the type mentioned and a method for degassing of blood, each with a higher effectiveness is achieved, in particular a faster treatment option and / or achieved more gentle and / or safer treatment option becomes.
  • a degassing device of the invention should be designed to save oxygen, in particular if it is used simultaneously for the oxygenation of blood.
  • a blood chamber having a blood inlet and a blood outlet through which blood can be passed through the blood chamber and having at least one negative pressure chamber having a negative pressure port through which the at least one negative pressure chamber is provided with a negative pressure and at least one semipermeable membrane interposed between the at least one
  • Vacuum chamber and the blood chamber is arranged. Accordingly, the volumes of blood chamber and vacuum chamber are separated by means of at least one semipermeable membrane.
  • the object is also achieved by a method of the type mentioned, in which the dissolved gas thereby eliminating or eliminating gas bubbles by passing the blood along one side of a semipermeable membrane, with the other side of the semipermeable membrane being subjected to a depression.
  • a negative pressure is understood as meaning a pressure which is at least lower than the atmospheric ambient pressure in that environment in which the degassing device or the system is located or the method is carried out.
  • the degassing device or the system is located or the method is carried out.
  • Negative pressure in the vacuum chamber by at least 100 mbar, more preferably by at least 200 mbar, even more preferably by at least 300 mbar, even more preferably by at least 400 mbar smaller, even more preferably by at least 600 mbar smaller and even more preferably at least 800 mbar smaller than the atmospheric ambient pressure.
  • any negative pressure which is less than the ambient pressure, a reduction of the gas bubbles, preferably causes a complete elimination, since in the gas bubbles is always the ambient pressure.
  • the negative pressure in the vacuum chamber is preferably selected so that the partial pressure of the gas to be eliminated from the blood in the vacuum chamber is smaller than the partial pressure of this gas in the blood.
  • the invention may be e.g. Provide that in the
  • Vacuum chamber is an oxygen atmosphere, e.g. as a result of that
  • Such a procedure is particularly rapid in the elimination of the undesired, e.g. dissolved gas or gas bubbles from blood.
  • this procedure is gentler on the blood, since, in contrast to the prior art, the blood does not have to traverse a filter / sponge, but here the gas passes through the at least one membrane. There are thus no shear forces on the blood.
  • the invention may provide that before a return of the so
  • the blood is subjected to a further oxygenation, for example by means of a conventional oxygenator.
  • a conventional oxygenator for example, such an oxygenator with a degassing device according to the invention can be fluidly connected in series, so in particular after the degassing follow.
  • the named negative pressure is provided by means of a negative pressure source connected to the negative pressure port of the negative pressure chamber.
  • a vacuum source may be formed by a vacuum pump, such as a diaphragm pump or rotary vane pump.
  • the term vacuum pump hereby does not imply the ability to create an ideal vacuum, but only to be able to produce a suppression of the environment.
  • the invention can provide that each vacuum chamber of the device to a separate
  • Vacuum source e.g. a vacuum pump is connected, or also that a plurality of vacuum chambers of all or all vacuum chambers are connected to a common vacuum source.
  • a semipermeable membrane is preferably understood to mean a membrane which is suitable for gas, e.g. Carbon dioxide and / or carbon monoxide and / or oxygen permeable and for blood, or its components (for example
  • Such a semipermeable membrane may e.g. a silicone membrane or e.g. be formed of the material polypropylene or generally of a hydrophobic polymer material.
  • a membrane may have pores through which gas transport may be convective.
  • such a semipermeable membrane has a pore size smaller than 200 nanometers.
  • a semipermeable membrane may also be formed without pores, the gas transport then being effected by diffusion through the membrane.
  • the blood chamber comprises a first and a second sub-chamber, which in a direction perpendicular to
  • Direction of gravity are arranged side by side, and one Bypass has bridging region which connects the two sub-chambers at their upper ends, wherein the blood inlet is arranged in the lower region of the first sub-chamber and the blood outlet is arranged in the lower region of the second sub-chamber.
  • Such an embodiment essentially leads to a U-shaped flow of the blood flowing through the blood chamber, namely in the first sub-chamber against the direction of gravity up, then in the bridging region between the sub-chambers, in particular at least substantially in the horizontal direction and then in the second sub-chamber with the
  • the blood chamber adjoins at least one vacuum chamber via the at least one semipermeable membrane, the blood is degassed on its way through the blood chamber, in particular gas bubbles are eliminated.
  • the flow in the second sub-chamber in the direction of gravity causes the remaining gas bubbles to rise in opposite directions due to their buoyancy and not leave the device and through further depression of pressure across the membrane be reduced.
  • the device is set up so that the blood in the first sub-chamber flows at least in the middle parallel to the direction of gravity and in the second sub-chamber at least in the middle parallel in the direction of gravity.
  • a preferred development can provide that at least a portion of the upper wall region of the bridging region by a
  • Semipermeable membrane is formed, in particular a semipermeable flat membrane, one side of which faces the volume of the blood chamber and the other side of the volume of the vacuum chamber, in particular a faces of several vacuum chambers. This semipermeable
  • Membrane may be the only semipermeable membrane of the degassing device or one of several.
  • further semipermeable membranes may be arranged in at least one or both subchambers.
  • the membrane in the bridging region in the degassing device may form or at least comprise the highest point at which the blood flows past on its way through the blood chamber.
  • a further preferred embodiment provide that in the blood inlet of the blood chamber, in particular within the blood chamber, in particular the blood inlet side first sub-chamber, generating an oxygen bubble
  • Fumigator is arranged, in particular by a fritted with oxygen frit.
  • Oxygenation of the blood can be generated, wherein the oxygen bubbles are eliminated at the at least one semipermeable membrane from the blood by the suppression in the vacuum chamber hereafter, preferably, however, does not degas the dissolved oxygen in the blood.
  • the pressure in the vacuum chamber is smaller than the ambient pressure, but so that the oxygen partial pressure in the vacuum chamber is greater than the oxygen partial pressure of the dissolved oxygen in the blood.
  • this in turn can be achieved through the
  • the invention can provide in all possible embodiments of the blood chamber and particularly preferably in the aforementioned U-shaped configuration that in the blood chamber, in particular the blood outlet side second
  • Vacuum chamber in particular one of a plurality of vacuum chambers is connected or forms.
  • Each semipermeable hollow fiber forms a semi-permeable membrane, particularly in a tubular configuration.
  • Blood chamber or one or both sub-chambers equal to the number of hollow fibers in this chamber.
  • the invention may provide that in at least one vacuum chamber a bundle is semipermeable
  • Hollow fibers is arranged, the outer surface by suppressing
  • the inner volumes of the hollow fibers form at least a portion of the blood chamber, in particular a part of at least one sub-chamber or the whole.
  • the degassing device as a whole or a partial chamber or both
  • Partial chambers of the above-described embodiment may thus include, for example, a commercially available oxygenator or dialyzer, in particular be formed from this two aforementioned alternative embodiments.
  • the two mentioned embodiments then differ essentially in that the blood either flows outside the hollow fibers and the negative pressure lies in the interior of the hollow fibers or that the blood flows in the interior of the hollow fibers and the negative pressure is applied externally to the hollow fibers.
  • the invention can provide that an oxygen feed opens into the at least one vacuum chamber,
  • the system according to the invention for the extracorporeal treatment of blood comprises a blood collection unit, in particular a blood collection cannula and a blood return unit, in particular a blood return cannula, wherein at least one blood-carrying tube, at least one blood pump and an oxygenator is arranged between the units, in particular so that blood passes through with the at least one blood pump the oxygenator is pumpable.
  • a blood collection unit in particular a blood collection cannula and a blood return unit, in particular a blood return cannula
  • at least one blood-carrying tube, at least one blood pump and an oxygenator is arranged between the units, in particular so that blood passes through with the at least one blood pump the oxygenator is pumpable.
  • this system additionally comprises a degassing device according to one of the above
  • a degassing of blood can be carried out, e.g. from the blood which is being delivered in the circulation of the system or also from blood coming from a surgical field environment by means of a pump, e.g. a hose squeezing pump was sucked off.
  • a pump e.g. a hose squeezing pump was sucked off.
  • the circulated blood can be degassed in the sense that dissolved therein carbon dioxide and / or
  • Carbon monoxide is degassed.
  • the degassing device may be arranged in the circulation upstream of the oxygenator.
  • the design of the system when this is set up, a partial flow of the total blood flowing between the units (blood collection unit and blood return unit) through the
  • Entgasungsaku is continuously integrated into the bloodstream of the system, thus in particular thus not only at the times when a degassing of bubbles of blood is needed. Such is a stagnation of blood in the
  • a further development system can provide that it comprises an inflow line, by means of which the blood laden with gas bubbles from a
  • Surgical field environment is aspirated, in particular with a in the
  • Inflow line arranged blood pump, said inflow line opens into the blood inlet of the degassing device.
  • An embodiment may then be e.g. provide that the blood outlet of the degassing device leads somewhere in the tube of the system in which the blood is circulated, e.g. also downstream from the oxygenator.
  • the invention particularly preferably provides that the blood outlet of the degassing device opens into the blood inlet of the oxygenator. This ensures that the degassed blood is enriched with oxygen in the oxygenator before being returned to the patient.
  • a particularly preferred embodiment of the invention provides that the system is set up to control the generation of negative pressure in the at least one vacuum chamber of the degassing device as a function of the operation of the blood pump of the operating field suction, preferably the blood pump in the inflow line, in particular such that automatically a negative pressure in the at least one vacuum chamber is generated, as soon as or before the blood pump surgical field suction goes into operation, more preferably wherein an ambient pressure prevails in the at least one vacuum chamber as soon as or after this blood pump has gone out of service.
  • Degassing device is present when a blood suction from the
  • a method for extracorporeal preparation of blood which has been taken from a human or animal body is characterized in that gas present in the blood, preferably gas bubbles, is eliminated by virtue of the blood being attached to one side of a semipermeable membrane is guided along, wherein the other side of the semipermeable membrane is subjected to a negative pressure, preferably with a suppressed oxygen atmosphere.
  • FIG. 1 shows a first possible embodiment of a device according to the invention
  • Degassing device comprising a blood chamber 1 can be passed through the blood via the blood inlet 2 and the blood outlet 3.
  • a plurality of semipermeable hollow fibers 4 are arranged, the outer side of which is in contact with the blood in the blood chamber 1 and the hollow interior of which is set by means of at least one vacuum pump 5 to be suppressed.
  • all the open ends of the hollow fibers together open into a chamber which is supplied with negative pressure,
  • the here per vacuum pump 5 via at least one, shown here two negative pressure connections 8 is set under suppression.
  • Each hollow fiber 4 forms a semi-permeable membrane.
  • a semipermeable, preferably microporous flat membrane 4a is arranged, which separates the blood chamber 1 with respect to a further vacuum chamber 1 1, which is supplied by a further vacuum pump 5 with negative pressure.
  • Flat membrane 4a may have a longitudinal extent corresponding to the length of the hollow fibers 4.
  • oxygen is introduced into the vacuum chamber via an oxygen supply 7 in order to produce the suppression in a predominantly oxygen-containing atmosphere, with the advantages described above.
  • the device shown in Figure 1 may be formed by an oxygenator or dialyzer, to which e.g. to the gas outlet 8 or the gas outlets 8, a vacuum pump 5 is connected. This gas outlet 8 thus forms the vacuum connection 8.
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment in which the blood supply 2 and the connections of the vacuum pump 5 and the oxygen supply 7 are reversed. Accordingly, the blood is guided in the interior of the hollow fibers 4 here relative to the figure 1 and the negative pressure is applied to the outside of the hollow fibers 4. Otherwise, the function is identical to Figure 1.
  • the blood chamber 1 is formed here by the sum of the inner volumes of the hollow fibers 4 and the
  • Vacuum chamber 1 1 by the volume around it, in particular which is limited by the outer housing of the device.
  • FIG. 3 shows an embodiment in which the blood chamber 1 of FIG. 3
  • Degassing device is divided into two sub-chambers 1 a and 1 b, which are thus arranged perpendicular to the direction of gravity horizontally side by side, the blood flow in each of the sub-chamber in the middle parallel to the direction of gravity, namely in the sub-chamber 1 a from the blood inlet against the direction of gravity up and in the sub-chamber 1 b in the direction of gravity to the blood outlet third
  • the upper ends of the sub-chambers 1 a and 1 b are connected by a substantially horizontal bridging region 9, in which the blood is transferred on average horizontally from the first sub-chamber 1 a to the second sub-chamber 1 b.
  • This bridging area 9 is defined by a semipermeable membrane 10, e.g. a flat membrane is divided into a lower region, which is part of the blood chamber, that is, flows through the blood and an upper portion which forms the vacuum chamber 11, to which the vacuum pump 5 is connected.
  • a semipermeable membrane 10 e.g. a flat membrane is divided into a lower region, which is part of the blood chamber, that is, flows through the blood and an upper portion which forms the vacuum chamber 11, to which the vacuum pump 5 is connected.
  • the membrane 10 By the negative pressure, the membrane 10 is curved upwards and forms the highest point of blood flow in the blood chamber in the upper part of the curvature. Existing gas bubbles will thus accumulate here due to buoyancy and will be eliminated. An outflow of non-eliminated gas bubbles from the blood chamber is further prevented by the
  • Gas bubbles are prevented by their buoyancy of a downward flow in the second sub-chamber 1 b, thus thus remain until complete elimination in the blood chamber.
  • FIG. 4 shows a development of the embodiment of FIG. 3.
  • semipermeable hollow fibers 4 are arranged at least in the second sub-chamber 1 b, as has already been described for FIG. These are oppressed from the inside and flows around the outside of the blood.
  • this degassing device has a blood chamber with the two sub-chambers 1 a / 1 b and the bridging region 9 and two
  • Vacuum chambers namely a vacuum chamber 11 above the membrane 10 in the bridging region 9 and one, the sum of the inner
  • Volumes of the hollow fibers 4 is optionally formed plus a chamber area in which the open ends of the hollow fibers 4 open.
  • Both vacuum chambers may be provided with vacuum by separate vacuum pumps or other vacuum source.
  • provision may also be made for oxygen to be introduced into the vacuum chamber (s) in order to form the suppression in a predominantly or only oxygen-containing atmosphere.
  • FIG. 4 further shows that there is the possibility of integrating an oxygen feed 12 into the region of the blood inlet 2, as a result of which
  • Oxygen bubbles 13 can be formed for oxygenation in the blood.
  • Oxygen bubbles 13 can be provided here with a fragrant stream of oxygen.
  • At the top
  • FIG. 5 shows an embodiment in which semipermeable hollow fibers 4 are arranged both in the first sub-chamber 1 a and in the second sub-chamber 1 b.
  • Oxygen supply to the blood chamber which could also be provided.
  • Hollow fibers 4 prevails in the embodiments of Figures 4 and 5 also be such that the blood flows in the hollow fibers 4 and the negative pressure is present outside the hollow fibers.
  • the latter is the preferred embodiment of the embodiments of FIGS. 4 and 5. This results in no visual difference in FIGS. 4 and 5.
  • Figures 6a and 6b show a possible system used in performing operations on a subject, e.g. a person can be used.
  • the system includes
  • the system comprises a blood collection unit, e.g. a cannula 20, with the venous blood taken from the patient P and in the blood-carrying tube 21 by a blood pump 22 and an oxygenator 23 to the
  • Blood return unit such as a cannula 24 is performed.
  • a blood circulation is formed for oxygenation of the pumped blood.
  • a partial flow of the blood is removed from the tube 21 in front of the oxygenator 23 and passed over the degassing device according to the invention, which is provided here overall with the reference numeral 25 and one of
  • the degassed blood is returned here in the tube 21 and that in this embodiment downstream of the oxygenator.
  • the degassing device thus forms a bypass is continuously flowed through by blood.
  • FIG. 6 a shows an application in which the degassing device 25 is not provided with negative pressure by the vacuum pump 5. This is e.g. not connected to the vacuum chamber.
  • FIG. 6b shows the application in which blood is sucked out of a surgical field by means of a blood pump 26 and an inflow line 27, which can thus contain gas bubbles of the ambient air.
  • This blood is guided via the inflow line 27 into the blood inlet 2 of the degassing device 25 and is freed of gas bubbles therein, after which the blood is guided from the blood outlet 3 downstream of the oxygenator into the tube 21.
  • the degassed blood is thus passed by the oxygenator.
  • a blood volume depot 21 a can be set up in the tube 21 in the system, which, however, is insignificant for the invention.
  • FIGS. 7a and 7b describe a system as in FIGS. 6 but with the difference that the partial flow of the circulated blood passed through the degassing device 25 downstream of the degassing device 25
  • Oxygen can be enriched by the oxygenator 23.
  • FIG. 7a again shows the application in which the degassing device is operated only in partial flow without a connected negative pressure in the vacuum chamber.
  • Figure 7b visualizes the pumping of blood from the
  • Figure 7b visualizes an embodiment in which a control device 29 is provided, via which the blood pump 26 for the suction of blood from the surgical field and the vacuum pump 5 for generating the negative pressure in the vacuum chamber of the degassing 25 are controlled depending on each other.
  • Such control may be arranged to allow the blood pump 26 to be e.g. only begins with the suction, so goes into operation when the vacuum pump 5 is already in operation and a suppression for bubble elimination is already established safely in the degassing.
  • the controller may also cause the vacuum pump to go out of operation only when the blood pump 26 is off and no longer delivering.
  • Other operating dependencies can also be stored here.
  • Such a control may also be provided in the system according to FIG. 6, but is not visualized there.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entgasungsvorrichtung (25) zur Entgasung von Blut umfassend eine Blutkammer (1, 1a, 1b) mit einem Bluteinlass (2) und einem Blutauslass (3), über welche Blut durch die Blutkammer (1, 1a, 1b) hindurchführbar/hindurchgeführt ist, wenigstens eine Unterdruckkammer (11) mit einem Unterdruckanschluß (8), über welchen die wenigstens eine Unterdruckkammer (11) mit einem Unterdruck versehen ist, wenigstens eine semipermeable Membran (4, 4a), die zwischen der wenigstens einen Unterdruckkammer (11) und der Blutkammer (1) angeordnet ist, wobei die Blutkammer (1) eine erste und eine zweite Teilkammer (1a, 1b) umfasst, die in einer Richtung senkrecht zur Schwerkraftrichtung nebeneinander angeordnet sind, und einen Überbrückungsbereich (9) aufweist, der die beiden Teilkammern (1a, 1b) an ihren oberen Enden verbindet, wobei der Bluteinlass (2) im unteren Bereich der ersten Teilkammer (1a) angeordnet ist und der Blutauslass (3) im unteren Bereich der zweiten Teilkammer (1b) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein System zur extrakorporalen Behandlung von Blut.

Description

Entgasungsvorrichtung für Blut und System zur Behandlung von Blut
Die Erfindung betrifft eine Entgasungsvorrichtung zur Entgasung von Blut, insbesondere zur Entfernung von gelöstem Gas oder von Gasblasen aus Blut. Die Erfindung betrifft auch ein System zur extrakorporalen Behandlung von Blut umfassend eine Blutentnahmeeinheit, insbesondere eine Blutentnahmekanüle und eine Blutrückführeinheit, insbesondere Blutrückführkanüle, wobei zwischen den Einheiten wenigstens ein blutführender Schlauch, wenigstens eine Blutpumpe und ein Oxygenator angeordnet ist, insbesondere so dass mit der wenigstens einen Blutpumpe Blut durch den Oxygenator pumpbar ist. Ebenso betrifft die Erfindung ein System und ein Verfahren zur extrakorporalen Aufbereitung von Blut, welches einem menschlichen oder tierischen Körper entnommen wurde, bei dem im Blut vorhandenes Gas, bevorzugt Gasblasen eliminiert wird/werden.
Unter einer Entgasung von Blut wird z.B. verstanden, dass im Blut gelöstes Gas aus dem Blut entfernt wird. Gelöstes Gas ist z.B. solches Gas, das an das
Hämoglobin gebunden ist, wie z.B. Kohlendioxid oder auch Kohlenmonoxid.
Solche gelösten Gase liegen somit nicht in Blasenform im Blut vor. Beispielsweise diese beiden Gasarten sind im Blut unerwünscht, da sie die Sauerstoffversorgung eines Lebewesens beschränken.
Im Stand der Technik ist es beispielsweise bekannt, gelöstes Kohlendioxid oder auch Kohlenmonoxid dadurch aus Blut zu entfernen, dass auf das Blut ein erhöhter Sauerstoff-Partialdruck wirkt, sodass durch Diffusion das Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid gegen den Sauerstoff ausgetauscht wird. Üblicherweise werden für die Kohlendioxid-Eliminierung sogenannte Oxygenatoren eingesetzt. Dies sind im Wesentlichen Vorrichtungen mit einer Kammer in der ein Bündel von semipermeablen Hohlfasern angeordnet ist, durch welche zur Oxygenierung Sauerstoff hindurchströmt, während um die Hohlfasern herum das Blutströmt. Durch den hohen Sauerstoffpartialdruck und somit geringen
Kohlendioxidpartialdruck in den Hohlfasern wird durch die semipermeablen Hohlfasern hindurch das Kohlendioxid aus dem um die Hohlfasern herum befindlichen Blut mittels des Sauerstoffs verdrängt, somit also ein Gasaustausch erzeugt.
Eine Eliminierung von Kohlenmonoxid aus Blut erfolgt z.B. dadurch, dass ein betroffener Patient einer sogenannten hyperbaren Sauerstofftherapie in einer Überdruckkammer unterzogen wird oder aber zumindest vom Patienten
entnommenes Blut mit Sauerstoff-Überdruck behandelt und anschließend dem Patienten zurückgeführt wird.
Ein Nachteil solcher Methoden ist es, dass der Gasaustausch und damit die Entgasung des ungewünschten Gases aus dem Blut nur über die Wirkung des erhöhten Sauerstoff-Partialdruckes erfolgt, was somit bedingt, dass ein
Überangebot von Sauerstoff bereitgestellt werden muss, um eine bestimmte Menge an gelöstem Gas aus dem Blut zu eliminieren. Weiterhin ist nachteilig, dass die nicht am Gasaustausch teilnehmenden Sauerstoffanteile üblicherweise zur Umgebung verloren gehen. Darüber hinaus sind die Diffusionsprozesse langsam. Eine Elimination von z.B. Kohlenmonoxid aus Blut ist hingegen zeitkritisch und muss möglichst schnell erfolgen.
Unter der Entgasung im Sinne der Erfindung wird auch verstanden, dass im Blut nicht gelöste Gase, also z.B. blasenförmig im Blut vorhandene Gase aus dem Blut entfernt werden. Solche Gase, wie z.B. Umgebungsluft können sich
beispielsweise in solchem Blut befinden, dass während einer Operation mit einer Pumpe aus dem Operationsfeld abgesaugt wird. Dies kann z.B. ergänzend zu der Anwendung des eingangs genannten Systems erfolgen, mit welchen während einer Operation die Oxygenierung des Blutes eines Patienten im Kreislauf erfolgt. Auch können Behandlungsmethoden vorsehen, Sauerstoff blasenförmig durch Blut hindurchzuleiten, um einen effektiveren Austausch zwischen Sauerstoff und einem im Blut gelösten Gas, wie z.B. Kohlendioxid oder besonders
Kohlenmonoxid zu bewirken.
Sofern solches Blasen enthaltende Blut in den Körper des Patienten wieder zurückgeführt werden soll besteht die Notwendigkeit zunächst die Gasblasen aus dem Blut zu entfernen. Gemäß bisherigem Stand der Technik wird eine
Elimination von blasenförmigen Gasen aus Blut beispielsweise mittels
Entschäumer-Vorrichtungen vorgenommen, die im Wesentlichen einen Filter / Schwamm umfassen, durch den das Blut hindurchströmt und hierbei die
Gasblasen zurückgehalten werden. Solche Entschäumer haben den Nachteil, dass beim Durchströmen des Blutes durch einen Filter/Schwamm Scherkräfte auf das Blut wirken, was zu einer Thrombenbildung führen kann. Darüber hinaus können Gasblasen zum Teil auch die Entschäumer durchdringen.
Aufgabe der Erfindung ist es somit eine Entgasungsvorrichtung zur Entgasung von Blut, ein System der eingangs genannten Art und ein Verfahren zur Entgasung von Blut bereitzustellen, wobei jeweils eine höhere Effektivität erzielt wird, insbesondere eine schnellere Behandlungsmöglichkeit und/oder schonendere und/oder sicherere Behandlungsmöglichkeit erzielt wird. Besonders bevorzugt soll eine Entgasungsvorrichtung der Erfindung Sauerstoff-sparend ausgebildet sein, insbesondere, sofern sie gleichzeitig zur Oxygenierung von Blut eingesetzt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Entgasungsvorrichtung mit einer
Blutkammer mit einem Bluteinlass und einem Blutauslass, über welche Blut durch die Blutkammer hindurchführbar/hindurchgeführt ist und mit wenigstens einer Unterdruckkammer mit einem Unterdruckanschluß, über welchen die wenigstens eine Unterdruckkammer mit einem Unterdrück versehen ist und mit wenigstens einer semipermeablen Membran, die zwischen der wenigstens einen
Unterdruckkammer und der Blutkammer angeordnet ist. Demgemäß sind die Volumina von Blutkammer und Unterdruckkammer mittels wenigstens einer semipermeablen Membran voneinander getrennt. Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem das gelöste Gas dadurch eliminiert wird oder Gasblasen dadurch eliminiert werden, dass das Blut an einer Seite einer semipermeablen Membran entlanggeführt wird, wobei die andere Seite der semipermeablen Membran mit einem Unterdrück beaufschlagt ist.
Unter einem Unterdrück wird im Sinne der Erfindung ein solcher Druck verstanden, der zumindest geringer ist als der atmosphärische Umgebungsdruck in derjenigen Umgebung in welcher sich die Entgasungsvorrichtung oder das System befindet bzw. das Verfahren durchgeführt wird. Bevorzugt ist der
Unterdrück in der Unterdruckkammer um wenigstens 100 mbar, weiter bevorzugt um wenigstens 200 mbar, noch weiter bevorzugt um wenigstens 300 mbar, noch weiter bevorzugt um wenigstens 400 mbar kleiner, noch weiter bevorzugt um wenigstens 600 mbar kleiner und noch weiter bevorzugt wenigstens 800 mbar kleiner als der atmosphärische Umgebungsdruck.
Sofern aus dem Blut Gasblasen, z.B. der Umgebungsluft oder auch von reinem bzw. medizinischen Sauerstoff eliminiert werden sollen, ist es ersichtlich, dass jeglicher Unterdrück, der kleiner ist, als der Umgebungsdruck eine Reduktion der Gasblasen, bevorzugt eine vollständige Elimination bewirkt, da in den Gasblasen immer der Umgebungsdruck vorliegt.
Sofern die Vorrichtung bzw. das Verfahren eingesetzt wird, um im Blut gelöste Gase zu eliminieren ist der Unterdrück in der Unterdruckkammer bevorzugt so gewählt, dass der Partialdruck des aus dem Blut zu eliminierenden Gases in der Unterdruckkammer kleiner ist als der Partialdruck dieses Gas im Blut.
Insbesondere wir dies ebenso mit den oben genannten Unterdruckbereichen erzielt.
So tritt sowohl bei Gasblasen im Blut als auch bei im Blut gelösten Gasen aufgrund der Druckunterschiede zum Zweck des Druckausgleiches das Gas aus dem Blut über die semipermeable Membran hinweg in die Unterdruckkammer über und wird von dort abgesaugt, z.B. mittels einer Vakuumpumpe. Gegenüber dem Stand der Technik ist diese Methode deutlich schneller, zumal diese erfindungsgemäße Entgasung keinen Austausch des zu entfernenden Gases gegen ein anderes, wie z.B. Sauerstoff bedingt, wenngleich ein solcher Austausch bei der Erfindung ebenso möglich ist.
So kann die Erfindung in einer Weiterbildung z.B. vorsehen, dass in der
Unterdruckkammer eine Sauerstoffatmosphäre vorliegt, z.B. dadurch, dass
Sauerstoff, insbesondere reiner oder medizinischer Sauerstoff in die
Unterdruckkammer durch eine Sauerstoffzuführung eingeleitet ist, wobei dieser Sauerstoff durch die Unterdruckquelle aus der Unterdruckkammer abgesaugt wird. So bleibt ein Unterdrück gewährleistet, jedoch unter überwiegender Präsenz von Sauerstoff in der Unterdruckkammer, der über die wenigstens eine semipermeable Membran hinweg in das Blut übertreten kann.
Erfindungsgemäß besteht so die Möglichkeit in der Unterdruckkammer einen solchen Partialdruck des im Blut ungewünschten Gases einzustellen, der bewirkt, dass dieses ungewünschte Gas aus dem Blut austritt, also der kleiner ist als der Partialdruck dieses Gases im Blut, wobei Sauerstoff als Austauschpartner zur Verfügung steht um gleichzeitig eine Oxygenierung des Blutes zu bewirken.
Eine solche Vorgehensweise ist besonders schnell bei der Eliminierung des ungewünschten, z.B. gelösten Gases oder auch von Gasblasen aus Blut. Darüber hinaus ist diese Vorgehensweise schonender für das Blut, da im Gegensatz zum Stand der Technik nicht das Blut einen Filter/Schwamm durchqueren muss, sondern hier das Gas durch die wenigstens eine Membran hindurchtritt. Es wirken somit keine Scherkräfte auf das Blut.
Die Erfindung kann vorsehen, dass vor einer Rückführung des so
erfindungsgemäß behandelten Blutes das Blut noch einer weiteren Oxygenierung unterzogen wird, z.B. mittels eines üblichen Oxygenators. Hierfür kann ein solcher Oxygenator mit einer erfindungsgemäßen Entgasungsvorrichtung fluidtechnisch in Reihe geschaltet sein, insbesondere also nach der Entgasungsvorrichtung folgen. Der benannte Unterdrück wird mittels einer Unterdruckquelle bereitgestellt, die an den Unterdruckanschluss der Unterdruckkammer angeschlossen ist. Z.B. kann eine solche Unterdruckquelle durch eine Vakuumpumpe, wie beispielsweise eine Membranpumpe oder auch Drehschieberpumpe gebildet sein. Der Begriff der Vakuumpumpe impliziert hierbei nicht die Fähigkeit ein ideales Vakuum erzeugen zu können, sondern nur einen Unterdrück gegenüber der Umgebung erzeugen zu können.
Sofern die Vorrichtung mehrere Unterdruckkammern aufweist kann die Erfindung vorsehen, dass jede Unterdruckkammer der Vorrichtung an eine eigene
Unterdruckquelle, z.B. eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, oder auch, dass mehrere Unterdruckkammern von allen oder alle Unterdruckkammern an eine gemeinsame Unterdruckquelle angeschlossen sind.
Unter einer semipermeablen Membran wird bevorzugt eine solche Membran verstanden, die für Gas, wie z.B. Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid und/oder Sauerstoff durchlässig und für Blut, bzw. dessen Bestandteile (z.B. das
Blutplasma) undurchlässig ist. Eine solche semipermeable Membran kann z.B. eine Silikonmembran sein oder z.B. aus dem Material Polypropylen oder allgemein aus einem hydrophoben Polymerwerkstoff ausgebildet sein. Eine Membran kann beispielsweise Poren aufweisen, durch die ein Gastransport konvektiv erfolgen kann. Bevorzugt hat eine solche semipermeable Membran eine Porengröße kleiner als 200 Nanometer. Eine semipermeable Membran kann auch ohne Poren ausgebildet sein, wobei der Gastransport sodann durch Diffusion durch die Membran erfolgt.
Die nachfolgend weiterhin beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen können sowohl bei einer Entgasung von in Blut gelöstem Gas als auch von Gasblasen in Blut eingesetzt werden, wobei letztere Anwendung weiterhin bevorzugt ist.
Eine Weiterbildung kann z.B. vorsehen, dass die Blutkammer eine erste und eine zweite Teilkammer umfasst, die in einer Richtung senkrecht zur
Schwerkraftrichtung nebeneinander angeordnet sind, und einen Überbrückungsbereich aufweist, der die beiden Teilkammern an ihren oberen Enden verbindet, wobei der Bluteinlass im unteren Bereich der ersten Teilkammer angeordnet ist und der Blutauslass im unteren Bereich der zweiten Teilkammer angeordnet ist.
Eine solche Ausführung führt im Wesentlichen zu einem U-förmigen Fluß des durch die Blutkammer fließenden Blutes, nämlich in der ersten Teilkammer entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben, dann im Überbrückungsbereich zwischen den Teilkammern, insbesondere zumindest im Wesentlichen in horizontaler Richtung und sodann in der zweiten Teilkammer mit der
Schwerkraftrichtung nach unten, wo das Blut aus der zweiten Teilkammer austritt.
Da die Blutkammer erfindungsgemäß über die wenigstens eine semipermeable Membran an wenigstens eine Unterdruckkammer angrenzt wird das Blut auf seinem Weg durch die Blutkammer entgast, insbesondere werden Gasblasen eliminiert.
Sollten in Strömungsrichtung nach der wenigstens einen Membran noch Blasen im Blut enthalten sein, so bewirkt die Strömung in der zweiten Teilkammer in der Schwerkraftrichtung, dass die verbliebenen Gasblasen aufgrund ihres Auftriebs der Strömung entgegengesetzt aufsteigen und die Vorrichtung nicht verlassen und durch weitere Unterdruckeinwirkung über die Membran abgebaut werden.
Gemäß der Erfindung ist es nicht zwingend nötig, dass das Blut exakt in bzw. entgegen der Schwerkraftrichtung strömt. Wesentlich ist, dass die Vorrichtung eingerichtet ist, dass das Blut in der ersten Teilkammer zumindest im Mittel parallel entgegen der Schwerkraftrichtung und in der zweiten Teilkammer zumindest im Mittel parallel in Schwerkraftrichtung strömt.
Eine bevorzugte Weiterbildung kann vorsehen, dass zumindest ein Teilbereich des oberen Wandbereiches des Überbrückungsbereiches durch eine
semipermeable Membran ausgebildet ist, insbesondere eine semipermeable Flachmembran, deren eine Seite dem Volumen der Blutkammer zugewandt ist und deren andere Seite dem Volumen der Unterdruckkammer, insbesondere einer von mehreren Unterdruckkammern zugewandt ist. Diese semipermeable
Membran kann die einzige semipermeable Membran der Entgasungsvorrichtung sein oder eine von mehreren. Z.B. können weitere semipermeable Membranen in wenigstens einer oder beiden Teilkammern angeordnet sein.
Die Anordnung zumindest einer semipermeablen Membran, insbesondere
Flachmembran in dem Überbrückungsbereich hat den Vorteil, dass sich
Gasblasen aufgrund ihres Auftriebs an dieser Membran sammeln und dort verweilen oder aufgrund des Auftriebs dahin zurückströmen und so effektiv an dieser Stelle entfernt werden, weil dort auf der anderen Seite der Membran der Unterdrück wirkt. Bevorzugt kann die Membran im Überbrückungsbereich in der Entgasungsvorrichtung den höchsten Punkt ausbilden oder zumindest umfassen, an dem das Blut auf seinem Weg durch die Blutkammer vorbeiströmt.
Bei dieser bevorzugt u-förmigen Ausbildung der Blutkammer, aber auch bei allen anderen möglichen Ausgestaltungen der Entgasungsvorrichtung kann eine weiterhin bevorzugte Ausbildung vorsehen, dass im Bereich des Bluteinlasses der Blutkammer, insbesondere innerhalb der Blutkammer, insbesondere der bluteinlassseitigen ersten Teilkammer, eine Sauerstoffblasen erzeugende
Begasungsvorrichtung angeordnet ist, insbesondere durch eine mit Sauerstoff angeströmte Fritte.
So kann durch das Zuführen von Sauerstoff in Blasenform eine effektive
Oxygenierung des Blutes erzeugt werden, wobei durch den Unterdrück in der Unterdruckkammer hiernach die Sauerstoffblasen an der wenigstens einen semipermeablen Membran aus dem Blut eliminiert werden, bevorzugt jedoch nicht eine Entgasung des im Blut gelösten Sauerstoffs erfolgt.
Bevorzugt ist es dafür vorgesehen, den Druck in der Unterdruckkammer kleiner als den Umgebungsdruck einzustellen, jedoch so dass der Sauerstoffpartialdruck in der Unterdruckkammer größer ist als der Sauerstoffpartialdruck des im Blut gelösten Sauerstoffs. Z.B. kann dieses wiederum erzielt werden durch die
Erzeugung des Unterdrucks in einer Sauerstoffatmosphäre innerhalb der Unterdruckkammer, insbesondere de so erzielt ist, wie es zuvor beschrieben wurde.
Die Erfindung kann bei allen möglichen Ausführungen der Blutkammer und besonders bevorzugt bei der vorgenannt u-förmigen Ausgestaltung vorsehen, dass in der Blutkammer, insbesondere der blutausgangsseitigen zweiten
Teilkammer oder in beiden Teilkammern der vorbenannten Ausführung, ein Bündel semipermeabler Hohlfasern angeordnet ist, deren jeweils äußere
Oberfläche von Blut kontaktiert ist und deren inneres Volumen mit einer
Unterdruckkammer, insbesondere einer von mehreren Unterdruckkammern verbunden ist oder diese bildet. Jede semipermeable Hohlfaser bildet eine semipermeable Membran, insbesondere in röhrenförmiger Konfiguration. Bei dieser Ausführung ist die Anzahl der semipermeablen Membranen in der
Blutkammer bzw. einer oder beiden Teilkammern gleich der Anzahl der Hohlfasern in dieser Kammer.
Alternativ kann die Erfindung bei allen möglichen Ausführungen der Blutkammer und besonders bevorzugt bei der vorgenannt u-förmigen Ausgestaltung vorsehen, dass in wenigstens einer Unterdruckkammer ein Bündel semipermeabler
Hohlfasern angeordnet ist, deren äußere Oberfläche durch Unterdrück
beaufschlagt ist und deren innere Oberfläche von Blut kontaktiert ist, wobei die inneren Volumina der Hohlfasern zumindest einen Teil der Blutkammer, insbesondere einen Teil wenigstens einer Teilkammer oder diese insgesamt ausbilden.
Die Entgasungsvorrichtung insgesamt oder eine Teilkammer bzw. beide
Teilkammern der vorbeschriebenen Ausführung kann so bei diesen vorgenannten beiden alternativen Ausführungen z.B. einen kommerziell erhältlichen Oxygenator oder auch Dialysator umfassen, insbesondere aus diesem ausgebildet sein. Die beiden genannten Ausführungen unterscheiden sich dann im Wesentlichen dadurch, dass das Blut entweder aussen um die Hohlfasern strömt und der Unterdrück im Inneren der Hohlfasern anliegt oder dass das Blut im Inneren der Hohlfasern strömt und der Unterdrück außen um die Hohlfasern anliegt. Wie bereits eingangs erwähnt kann es die Erfindung vorsehen, dass in die wenigstens eine Unterdruckkammer eine Sauerstoffzuführung mündet,
insbesondere die eingerichtet ist, die Unterdruckkammer mit Sauerstoff
kontinuierlich unter Beibehaltung eines Unterdrucks zu begasen.
Das erfindungsgemäße System zur extrakorporalen Behandlung von Blut umfasst eine Blutentnahmeeinheit, insbesondere eine Blutentnahmekanüle und eine Blutrückführeinheit, insbesondere Blutrückführkanüle, wobei zwischen den Einheiten wenigstens ein blutführender Schlauch, wenigstens eine Blutpumpe und ein Oxygenator angeordnet ist, insbesondere so dass mit der wenigstens einen Blutpumpe Blut durch den Oxygenator pumpbar ist. Ein solches System ist bekannt, um das Blut eines Patienten während einer Operation mit Sauerstoff zu versorgen, wofür es durch einen Oxygenator geführt wird, insbesondere einen der eingangs beschriebenen Art.
Gemäß der Erfindung ist es nun weiterhin vorgesehen, dass dieses System zusätzlich eine Entgasungsvorrichtung umfasst gemäß einer der zuvor
beschriebenen Ausführungen, deren Blutauslass in den wenigstens einen blutführenden Schlauch zwischen den Einheiten mündet.
So kann mittels der Entgasungvorrichtung im System eine Entgasung von Blut vorgenommen werden, z.B. von dem Blut, welches im Kreislauf des Systems gefördert wird oder auch von Blut, das aus einer Operationsfeldumgebung mittels einer Pumpe, z.B. einer Schlauch-Quetschpumpe abgesaugt wurde.
Beispielsweise kann mit der Entgasungsvorrichtung das im Kreislauf geführte Blut in dem Sinne entgast werden, dass darin gelöstes Kohlendioxid und/oder
Kohlenmonoxid entgast wird. Dafür kann z.B. die Entgasungsvorrichtung im Kreislauf stromaufwärts von dem Oxygenator angeordnet sein.
Alternativ oder auch ergänzend zur vorherigen Ausführung kann mit der
Entgasungsvorrichtung das aus einer Operationsfeldumgebung abgesaugte Blut von Gasblasen befreit werden. Das so von Blasen befreite Blut kann dann in den blutführenden Schlauch des Systems zugeführt werden, welcher das Blut des Patienten im Kreislauf durch den Oxygenator führt. So wird das von Blasen befreite Blut dem Patienten zurückgegeben.
Besonders bevorzugt ist die Ausführung des Systems, wenn dieses eingerichtet ist, einen Teilstrom des insgesamt zwischen den Einheiten (Blutentnahmeeinheit und Blutrückführeinheit) im Kreislauf strömenden Blutes durch die
Entgasungsvorrichtung zu führen. Dies hat den Vorteil, dass die
Entgasungseinheit kontinuierlich in den Blutkreislauf des Systems eingebunden ist, insbesondere also somit nicht nur zu den Zeiten, wenn eine Entgasung von Blasen aus Blut benötigt wird. So wird eine Stagnation von Blut in der
Entgasungseinheit vermieden.
Eine Weiterbildung Systems kann es vorsehen, dass es eine Zuströmleitung umfasst, mittels der mit Gasblasen beladenes Blut aus einer
Operationsfeldumgebung absaugbar ist, insbesondere mit einer in der
Zuströmleitung angeordneten Blutpumpe, wobei diese Zuströmleitung in den Bluteinlass der Entgasungsvorrichtung mündet. Eine Ausführung kann sodann z.B. vorsehen, dass der Blutauslass der Entgasungsvorrichtung irgendwo in den Schlauch des Systems führt, in welchem das Blut im Kreislauf gefördert wird, also z.B. auch stromabwärts vom Oxygenator.
Besonders bevorzugt sieht es die Erfindung hingegen vor, dass der Blutauslass der Entgasungsvorrichtung in den Bluteinlass des Oxygenators mündet. Hierdurch wird erzielt, dass das entgaste Blut vor der Rückführung in den Patienten noch mit Sauerstoff im Oxygenator angereichert wird.
Eine besonders bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht es vor, dass das System eingerichtet ist, die Erzeugung von Unterdrück in der wenigstens einen Unterdruckkammer der Entgasungsvorrichtung in Abhängigkeit des Betriebs der Blutpumpe der Operationsfeldabsaugung, bevorzugt also der Blutpumpe in der Zuströmleitung zu steuern, insbesondere derart, dass automatisch ein Unterdrück in der wenigstens einen Unterdruckkammer erzeugt ist, sobald oder bevor die Blutpumpe der Operationsfeldabsaugung in Betrieb geht, weiter bevorzugt wobei ein Umgebungsdruck in der wenigstens einen Unterdruckkammer herrscht, sobald oder nachdem diese Blutpumpe außer Betrieb gegangen ist.
So wird erzielt, dass automatisch immer dann ein Unterdrück in der
Entgasungsvorrichtung vorliegt, wenn eine Blutabsaugung aus dem
Operationsfeld erfolgt, jedoch nicht, wenn keine Absaugung erfolgt.
Bei sämtlichen vorbenannten Ausführungen zeichnet sich somit ein Verfahren zur extrakorporalen Aufbereitung von Blut, welches einem menschlichen oder tierischen Körper entnommen wurde, dadurch aus, dass im Blut vorhandenes Gas, bevorzugt Gasblasen dadurch eliminiert wird/werden, dass das Blut an einer Seite einer semipermeablen Membran entlanggeführt wird, wobei die andere Seite der semipermeablen Membran mit einem Unterdrück beaufschlagt ist, bevorzugt mit einer unter Unterdrück stehenden Sauerstoffatmosphäre.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren beschrieben.
Figur 1 zeigt eine erste mögliche Ausführung einer erfindungsgemäßen
Entgasungsvorrichtung umfassend eine Blutkammer 1 durch die Blut über den Bluteinlass 2 und den Blutauslass 3 hindurchgeführt werden kann.
In der Blutkammer 1 ist eine Vielzahl von semipermeablen Hohlfasern 4 angeordnet, deren Außenseite mit dem Blut in der Blutkammer 1 in Kontakt seht und deren hohles Inneres mittels wenigstens einer Vakuumpumpe 5 unter Unterdrück gesetzt wird. Hierfür können alle offenen Enden der Hohlfasern gemeinsam in eine Kammer münden, die mit Unterdrück versorgt ist,
insbesondere die hier pro Vakuumpumpe 5 über wenigstens einen, hier zwei gezeigte Unterdruckanschlüsse 8 unter Unterdrück gesetzt ist. Die Summe aller inneren Volumina der Hohlfasern 4 und der genannten Kammer, in welche diese münden, bilden die Unterdruckkammer im Sinne der Erfindung. Jede Hohlfaser 4 bildet eine semipermeable Membran. Zusätzlich ist es hier vorgesehen, dass im Bluteinlassbereich der Blutkammer 1 eine semipermeable, bevorzugt mikroporöse Flachmembran 4a angeordnet ist, welche die Blutkammer 1 gegenüber einer weiteren Unterdruckkammer 1 1 trennt, die durch eine weitere Vakuumpumpe 5 mit Unterdrück versorgt ist. Die
Flachmembran 4a kann eine Längenerstreckung aufweisen, die der Länge der Hohlfasern 4 entspricht.
Hier ist weiterhin gezeigt, dass in die Unterdruckkammer Sauerstoff über eine Sauerstoffzuführung 7 eingelassen wird, um den Unterdrück in einer überwiegend Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre zu erzeugen, mit den zuvor beschriebenen Vorteilen.
Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung kann durch einen Oxygenator oder Dialysator ausgebildet sein, an den z.B. an den Gasausgang 8 oder die Gasausgänge 8 eine Vakuumpumpe 5 angeschlossen ist. Dieser Gasausgang 8 bildet somit den Unterdruckanschluss 8.
Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung, bei der die Blutzuführung 2 und die Anschlüsse von Vakuumpumpe 5 und Sauerstoffzuführung 7 vertauscht sind. Demgemäß wird hier gegenüber der Figur 1 das Blut im Inneren der Hohlfasern 4 geführt und der Unterdrück liegt außen an den Hohlfasern 4 an. Ansonsten ist die Funktion zur Figur 1 identisch. Insofern wird hier die Blutkammer 1 durch die Summe der inneren Volumina der Hohlfasern 4 gebildet und die
Unterdruckkammer 1 1 durch das Volumen darum herum, insbesondere welches durch das äußere Gehäuse der Vorrichtung begrenzt ist.
Figur 3 zeigt eine Ausführung, bei der die Blutkammer 1 der
Entgasungsvorrichtung in zwei Teilkammern 1 a und 1 b unterteilt ist, die senkrecht zur Schwerkraftrichtung also horizontal nebeneinander angeordnet sind, wobei der Blutfluß in jeder der Teilkammer im Mittel parallel zur Schwerkraftrichtung erfolgt, nämlich in der Teilkammer 1 a vom Bluteinlass entgegen der Schwerkraftrichtung nach oben und in der Teilkammer 1 b in Richtung der Schwerkraft zum Blutauslass 3. Die oberen Enden der Teilkammern 1 a und 1 b sind durch einen im Wesentlichen horizontal liegenden Überbrückungsbereich 9 verbunden, in welchem das Blut im Mittel horizontal von der ersten Teilkammer 1 a zur zweiten Teilkammer 1 b überführt wird.
Dieser Überbrückungsbereich 9 ist durch eine semipermeable Membran 10, z.B. eine Flachmembran in einen unteren Bereich unterteilt, der Teil der Blutkammer ist, also vom Blut durchströmt ist und einen oberen Bereich unterteilt, der die Unterdruckkammer 11 bildet, an welche die Vakuumpumpe 5 angeschlossen ist.
Durch die Unterdruckbeaufschlagung ist die Membran 10 nach oben gewölbt und bildet im oberen Bereich der Wölbung den höchsten Ort der Blutströmung in der Blutkammer. Vorhandene Gasblasen werden sich somit hier aufgrund des Auftriebs ansammeln und werden eliminiert. Ein Herausströmen nicht eliminierter Gasblasen aus der Blutkammer ist weiterhin dadurch verhindert, dass die
Gasblasen durch ihren Auftrieb an einem Strömen nach unten in der zweiten Teilkammer 1 b gehindert werden, somit also bis zur vollständigen Eliminierung in der Blutkammer verbleiben.
Die Figur 4 zeigt eine Weiterbildung der Ausführung von Figur 3. In dieser Ausführung ist es vorgesehen, dass zumindest in der zweiten Teilkammer 1 b semipermeable Hohlfasern 4 angeordnet sind, wie es schon zur Figur 1 beschrieben wurde. Diese sind von innen mit Unterdrück beaufschlagt und außen vom Blut umströmt.
Demnach weist diese Entgasungsvorrichtung eine Blutkammer mit den zwei Teilkammern 1 a/1 b und dem Überbrückungsbereich 9 auf sowie zwei
Unterdruckkammern, nämlich eine Unterdruckkammer 11 oberhalb der Membran 10 im Überbrückungsbereich 9 und eine, die aus der Summe der inneren
Volumina der Hohlfasern 4 gebildet ist ggfs zuzüglich eines Kammerbereiches, in welchen die offenen Enden der Hohlfasern 4 münden.
Beide Unterdruckkammern können durch separate Vakuumpumpen oder anderen Unterdruckquelle mit dem Unterdrück versorgt sein. Auch bei den Ausführungen der Figuren 3 und 4 kann es vorgesehen sein, in die Unterdruckkammer(n) Sauerstoff zuzuführen, um den Unterdrück in einer überwiegend oder nur Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre zu bilden.
Die Figur 4 zeigt weiterhin, dass die Möglichkeit besteht, in den Bereich des Bluteinlasses 2 eine Sauerstoffzuführung 12 zu integrieren, wodurch
Sauerstoffblasen 13 zur Oxygenierung im Blut gebildet werden können. Z.B. kann hier eine mit Sauerstoff angeströmte Fritte vorgesehen sein. Im oberen
Übergangsbereich werden verbliebene Sauerstoffblasen sodann wieder entfernt.
Figur 5 zeigt eine Ausführung, bei sowohl in der ersten Teilkammer 1 a, als auch in der zweiten Teilkammer 1 b semipermeable Hohlfasern 4 angeordnet sind.
Ansonsten ist die Ausführung wie bei der Figur 4, jedoch ohne
Sauerstoffzuführung in die Blutkammer, was jedoch auch vorgesehen sein könnte.
Bei dieser Ausführung ergeben sich somit insgesamt 3 Unterdruckkammern, die von drei Vakuumpumpen 5 mit Unterdrück versorgt sein können.
Statt dass das Blut um die Hohlfasern 4 fließt und der Unterdrück in den
Hohlfasern 4 vorherrscht kann es bei den Ausführungen der Figuren 4 und 5 auch so sein, dass das Blut in den Hohlfasern 4 fließt und der Unterdrück außen um die Hohlfasern vorliegt. Letzteres ist die bevorzugte Ausführung der Ausbildungen von Figur 4 und 5. Dies ergibt keinen visuellen Unterschied bei den Figuren 4 und 5.
Die Figuren 6a und 6b zeigten ein mögliches System, das bei der Durchführung von Operationen an einem Lebewesen, z.B. einem Menschen genutzt werden kann. Das System umfasst
Das System umfasst eine Blutentnahmeeinheit, z.B. eine Kanüle 20, mit der venöses Blut aus dem Patienten P entnommen und im blutführenden Schlauch 21 durch eine Blutpumpe 22 und einen Oxygenator 23 bis zur
Blutrückführungseinheit, z.B. eine Kanüle 24 geführt wird. Hierdurch wird ein Blutkreislauf gebildet zur Oxygenierung des geförderten Blutes. Ein Teilstrom des Blutes wird vor dem Oxygenator 23 aus dem Schlauch 21 entnommen und über die erfindungsgemäße Entgasungsvorrichtung geführt, die hier insgesamt mit dem Bezugszeichen 25 versehen ist und einer der
Vorrichtungen entspricht, die zu den Figuren 1 bis 5 beschrieben wurde, wenngleich hier die Vorrichtung gemäß Figur 5 visualisiert ist.
Das entgaste Blut wird hier in den Schlauch 21 zurückgeführt und zwar bei dieser Ausführung stromabwärts des Oxygenators. Die Entgasungsvorrichtung bildet somit einen Bypass ist kontinuierlich von Blut durchströmt.
Die Figur 6a zeigt dabei eine Anwendung, bei welcher die Entgasungsvorrichtung 25 nicht mit Unterdrück durch die Vakuumpumpe 5 versehen ist. Diese ist z.B. nicht an die Unterdruckkammer angeschlossen.
In der Figur 6b ist die Anwendung gezeigt, bei welcher aus einem Operationsfeld mittels einer Blutpumpe 26 und einer Zuströmleitung 27 Blut abgesaugt wird, welches somit Gasblasen der Umgebungsluft enthalten kann. Dieses Blut ist über die Zuströmleitung 27 in den Bluteinlass 2 der Entgasungsvorrichtung 25 geführt und wird darin von Gasblasen befreit, wonach das Blut aus dem Blutauslass 3 stromabwärts des Oxygenators in den Schlauch 21 geführt wird. Das entgaste Blut wird somit am Oxygenator vorbeigeführt.
Für diese Ausführung wird nur eine Blutpumpe 22 im Kreislauf des Schlauches 21 benötigt, da durch den Druckabfall über dem Oxygenator 23 die Bypassströmung durch die Entgasungsvorrichtung 25 realisiert ist.
In dem System kann ergänzend im Schlauch 21 ein Blutvolumendepot 21 a eingerichtet sein, welches jedoch für die Erfindung unwesentlich ist.
Die Figuren 7a und 7b beschreiben ein System wie bei den Figuren 6 jedoch mit dem Unterschied, dass der durch die Entgasungsvorrichtung 25 geführte Teilstrom des im Kreislauf geführten Blutes nach der Entgasungsvorrichtung 25
stromaufwärts des Oxygenators 23 wieder in den Schlauch 21 zurückgeführt wird. Aus diesem Grund muss der Teilstrom durch die Entgasungsvorrichtung mit einer zusätzlichen Blutpumpe 28 durch die Entgasungsvorrichtung 25 gefördert werden, bietet jedoch dafür den Vorteil, dass das entgaste Blut noch zusätzlich mit
Sauerstoff durch den Oxygenator 23 angereichert werden kann.
Figur 7a zeigt wieder die Anwendung bei der die Entgasungsvorrichtung ohne angeschalteten Unterdrück in der Unterdruckkammer nur im Teildurchfluss betrieben wird. Figur 7b visualisiert das Abpumpen von Blut aus dem
Operationsfeld, wie bei Figur 6b. Demnach wird auch hier das abgesaugte und Blasen enthaltende Blut über die Zuströmleitung 27 in den Bluteinlass 2 der Entgasungsvorrichtung 25 geführt.
Zusätzlich visualisiert die Figur 7b eine Ausbildung bei der eine Steuervorrichtung 29 vorgesehen ist, über welche die Blutpumpe 26 zur Absaugung von Blut aus dem Operationsfeld und die Vakuumpumpe 5 zur Erzeugung des Unterdruckes in der Unterdruckkammer der Entgasungsvorrichtung 25 abhängig voneinander gesteuert werden.
Eine solche Steuerung kann so eingerichtet sein, dass die Blutpumpe 26 z.B. erst mit der Absaugung beginnt, also in Betrieb geht, wenn die Vakuumpumpe 5 bereits in Betrieb genommen ist und ein Unterdrück zur Blaseneliminierung bereits sicher in der Entgasungsvorrichtung aufgebaut ist. Die Steuerung kann ebenso bewirken, dass die Vakuumpumpe erst außer Betrieb geht, wenn die Blutpumpe 26 abgeschaltet ist und nicht mehr fördert. Auch andere Betriebsabhängigkeiten könne hier hinterlegt sein. Eine solche Steuerung kann auch bei dem System gemäß Figur 6 vorgesehen sein, ist dort jedoch nicht visualisiert.

Claims

Patentansprüche
1. Entgasungsvorrichtung (25) zur Entgasung von Blut, insbesondere zur Entfernung von gelöstem Gas oder von Gasblasen aus Blut umfassend a. eine Blutkammer (1 , 1 a, 1 b) mit einem Bluteinlass (2) und einem Blutauslass (3), über welche Blut durch die Blutkammer (1 , 1 a, 1 b) hindurchführbar/hindurchgeführt ist, b. wenigstens eine Unterdruckkammer (1 1 ) mit einem
Unterdruckanschluß (8), über welchen die wenigstens eine Unterdruckkammer (1 1 ) mit einem Unterdrück versehen ist, insbesondere mittels einer am Unterdruckanschluss (8)
angeschlossenen Vakuumpumpe (5), c. wenigstens eine semipermeable Membran (4, 4a), die zwischen der wenigstens einen Unterdruckkammer (1 1 ) und der Blutkammer (1 ) angeordnet ist, insbesondere die für Gas durchlässig und für Blut undurchlässig ist, wobei die Blutkammer (1 ) eine erste und eine zweite Teilkammer (1 a, 1 b) umfasst, die in einer Richtung senkrecht zur Schwerkraftrichtung nebeneinander angeordnet sind, und einen Überbrückungsbereich (9) aufweist, der die beiden Teilkammern (1 a, 1 b) an ihren oberen Enden verbindet, wobei der Bluteinlass (2) im unteren Bereich der ersten Teilkammer (1 a) angeordnet ist und der Blutauslass (3) im unteren Bereich der zweiten Teilkammer (1 b) angeordnet ist.
2. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eingerichtet ist, dass das Blut in der ersten Teilkammer (1 a) zumindest im Mittel parallel entgegen der Schwerkraftrichtung und in der zweiten Teilkammer (1 b) zumindest im Mittel parallel in Schwerkraftrichtung strömt.
3. Entgasungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich des oberen
Wandbereiches des Überbrückungsbereiches (9) durch die semipermeable Membran (4a) ausgebildet ist, insbesondere eine semipermeable
Flachmembran (4a), deren eine Seite dem Volumen der Blutkammer (1 ) zugewandt ist und deren andere Seite dem Volumen der
Unterdruckkammer (1 1 ), insbesondere einer von mehreren
Unterdruckkammern zugewandt ist.
4. Entgasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Bluteinlasses (2) der Blutkammer
(I ), insbesondere innerhalb der Blutkammer (1 ), insbesondere der bluteinlassseitigen ersten Teilkammer (1 a), eine Sauerstoffblasen erzeugende Begasungsvorrichtung (12) angeordnet ist, insbesondere durch eine mit Sauerstoff angeströmte Fritte.
5. Entgasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Blutkammer (1 ), insbesondere der blutausgangsseitigen zweiten Teilkammer (1 b) oder in beiden Teilkammern (1 a, 1 b), ein Bündel semipermeabler Flohlfasern (4) angeordnet ist, deren jeweils äußere Oberfläche von Blut kontaktiert ist und deren inneres Volumen mit einer Unterdruckkammer, insbesondere einer von mehreren Unterdruckkammern verbunden ist oder diese bildet.
6. Entgasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer Unterdruckkammer
(I I ) ein Bündel semipermeabler Hohlfasern (4) angeordnet ist, deren äußere Oberfläche durch Unterdrück beaufschlagt ist und deren innere Oberfläche von Blut kontaktiert ist, wobei die inneren Volumina der
Hohlfasern (4) zumindest einen Teil der Blutkammer (1 ), insbesondere eine Teil wenigstens einer Teilkammer (1 a, 1 b) oder diese insgesamt ausbilden.
7. Entgasungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die wenigstens eine Unterdruckkammer (11 , 4) eine Sauerstoffzuführung (7) mündet, insbesondere die eingerichtet ist, die Unterdruckkammer (1 1 , 4) mit Sauerstoff kontinuierlich unter Beibehaltung eines Unterdrucks zu begasen.
8. System zur extrakorporalen Behandlung von Blut umfassend eine
Blutentnahmeeinheit (20), insbesondere eine Blutentnahmekanüle und eine Blutrückführeinheit (24), insbesondere Blutrückführkanüle, wobei zwischen den Einheiten wenigstens ein blutführender Schlauch (21 ), wenigstens eine Blutpumpe (22) und ein Oxygenator (23) angeordnet ist, insbesondere so dass mit der wenigstens einen Blutpumpe (22) Blut durch den Oxygenator (23) pumpbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass es eine
Entgasungsvorrichtung (25) nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst, deren Blußauslass (3) in den wenigstens einen blutführenden Schlauch (21 ) zwischen den Einheiten (20, 24) mündet, wobei das System
eingerichtet ist, einen Teilstrom des insgesamt zwischen den Einheiten (20, 24) strömenden Blutes durch die Entgasungsvorrichtung (25) zu führen.
9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es eine
Zuströmleitung (27) mit einer Blutpumpe (26) umfasst, mittels der mit Gasblasen beladenes Blut aus einer Operationsfeldumgebung absaugbar ist, wobei die Zuströmleitung (27) in den Bluteinlass (2) der
Entgasungsvorrichtung (25) mündet.
10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der
Blutauslass (3) der Entgasungsvorrichtung (25) in den Bluteinlass des Oxygenators (23) mündet
1 1. System nach einem der vorherigen Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, dass es eingerichtet ist, die Erzeugung von Unterdrück in der wenigstens einen Unterdruckkammer (4, 1 1 ) der
Entgasungsvorrichtung (25) in Abhängigkeit des Betriebs der Blutpumpe (26) in der Zuströmleitung (27) zu steuern, bevorzugt derart, dass
automatisch ein Unterdrück in der wenigstens einen Unterdruckkammer (4, 1 1 ) erzeugt ist, sobald oder bevor die Blutpumpe (26) in Betrieb geht, weiter bevorzugt wobei ein Umgebungsdruck in der wenigstens einen
Unterdruckkammer (4, 1 1 ) herrscht, sobald oder nachdem die Blutpumpe (26) außer Betrieb gegangen ist.
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